覆盖全球32个森林大样地、300余万棵树、5000多个树种。北京时间4月29日，《自然》杂志在线发表中山大学作为第一完成单位的论文，完成对全球树木高阶互作效应的大规模研究。
该论文首次在全球尺度验证森林群落中高阶互作效应的普遍性，并发现这一效应随纬度升高而减弱。该论文被遴选为5月14日出版的《自然》杂志封面文章。
森林里的“反垄断”机制
1807年，亚历山大·冯·洪堡提出物种多样性纬度梯度格局：从赤道向两极，物种数量递减。
同种负密度依赖是其中一种解释机制。同种树木靠得太近时，容易传播病害、竞争资源，导致生长变差甚至死亡。这被认为是维持物种多样性的机制。
论文通讯作者、中山大学生态学院教授储诚进说，高阶相互作用指两个物种之间的相互影响，会因第三种或更多物种的存在而改变。该研究是将目标树木附近第三棵甚至更多树木的相互影响考虑进来。
储诚进团队的研究基于全球32个大型森林监测样地，包含超过300万棵树和5000多个树种的多次普查数据，量化了树木的成对互作和高阶互作。
研究显示，高阶互作在森林群落中普遍存在：在1543个树种的种群中，40%的种群个体生长受到邻体高阶互作的影响。
研究显示，高阶互作强度随纬度升高而减弱，且在多数情况下会减弱邻体对目标个体的成对互作。高阶互作在低纬度地区对负密度依赖的削弱作用更强。以往研究未将高阶互作的影响分离出来，导致观测结果不一致。
储诚进表示，高阶互作有利于稀有物种的生长，对常见物种有抑制效应。这一效应随纬度升高而减弱。
热带森林的多样性部分依赖于高阶相互作用网络。识别产生正向高阶互作影响的物种，可以优化多物种组合配置，保护和恢复生物多样性。
全球尺度上得出结论
论文第一作者、生态学院副教授李远智表示，2018年一位澳大利亚学者来中山大学作报告，分享了高阶互作现象，这启发研究团队将研究拓展到森林群落。
将高阶互作推广到森林群落，需要量化这种现象。一年生草本植物生活史较短，个体大小和空间距离变异较小，量化时可以忽略。在森林群落中，树木大小和树木间的距离变异较大，因素更复杂。
2021年，团队在《国家科学评论》发表论文，提出考虑个体大小和空间距离量化森林群落高阶互作的方法，并在欧洲一个温带森林样地中验证。这一方法能够区分同种或异种树木之间的成对互作与高阶互作的不同影响，并建立数学模型。
通过将两种效应的模型与样地数据比对，高阶互作机制对树木多样性的解释力更强。团队开始获取全球森林样地的高质量重复观测数据。
历经八年，研究团队通过中国森林生物多样性监测网络CForBio和全球森林研究网络ForestGEO，收集了全球32个大型森林监测样地的多次普查数据，包含超过300万棵树和5000多个树种。这项研究吸纳了70位作者、50个科研团队参与。
论文共同第一作者、生态学院特聘副研究员肖俊丽表示，团队尝试过不同分析方法，得到结果一致，最终采用相对简单的方法。
大型森林动态监测样地（通常不小于20公顷）是生态学研究的监测平台。研究人员对样地内所有胸径≥1厘米的木本植物进行定位、鉴定、测量，每5年左右复查一次。
本研究中，广东车八岭国家级自然保护区和黑石顶省级自然保护区两个样地由中山大学建设管理，面积分别为20公顷和50公顷。储诚进表示，中国的大型森林监测样地建设起步较晚但发展迅速，目前中国森林生物多样性监测网络CForBio包含全国31个样地。近年来，中国科学家开始牵头，主导研究问题和方法设计，统筹全球样地数据。
系统思维：从“切块”研究到整体视角
“我们的研究表明，决定森林物种多样性的因素，并不仅仅是单个物种的生存优势。弄清物种之间复杂的相互作用网络意义重大。”储诚进表示，传统的生物多样性保护多关注旗舰物种，该研究提供了新的思路。通过识别正向的高阶互作效应，可以优化物种组合，发挥对稀有物种的促进作用。
过去将整体“切块”分析会遗失重要信息。随着技术发展，科研范式转向系统思维。
未来团队将围绕高阶互作的调节机制和生态影响开展研究，探讨跨营养级的高阶互作如何影响生态系统的稳定性。
（中国日报社广东记者站 记者：李文芳 实习生：胡晓潼）
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